Control y Supervisión de Procesos Electro-Neumáticos con Intouch

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SISTEMAS E INFORMÁTICA
Control y supervisión de un
proceso electro-neumático
Recepción: Marzo de 2008 / Aceptación: Mayo de 2008
RESUMEN
El presente artículo busca detallar de una manera
sencilla cómo se puede controlar y supervisar un
proceso electro-neumático desde la pantalla de
una computadora empleando el software SCADA
Intouch.
Palabras clave: Electro-neumática, Control, Su-
pervisión, Intouch
CONTROL AND MONITORING OF AN ELECTRO-
PNEUMATIC PROCESS
ABSTRACT
This paper seeks to detail the manner to control
and supervise an electro-pneumatic process
through the screen of a computer using Intouch
SCADA software.
(1)Mg. Ing. José Antonio
Velásquez Costa
1 Jefe del Laboratorio de Automatización – CIM (UNIVERSIDAD RICARDO PALMA. PERU) email: ave-
lasquez@urp.edu.pe; cim.urp@gmail.com
INTRODUCCIÓN
La incorporación de herramientas de automatización en los procesos
industriales es una necesidad para toda empresa que busca sobresalir
en su propio mercado y en los internacionales.
La electro-neumática, los controladores lógicos programables (PLC’s),
la robótica, los sistemas de supervisión y control (SCADA), y en general
de la automatización, concentran un conjunto de tecnologías y aplica-
ciones cuya implantación industrial incrementa drásticamente la pro-
ductividad, permitiendo en paralelo la mejora de calidad de los
productos y de las condiciones de trabajo del personal de planta.
El control de un sistema electro-neumático puede ser realizado a través
de un PLC con características que permitan el óptimo desempeño de
los elementos a controlar. Para este proyecto se empleará un PLC
Festo de tipo compacto, al cual se conectaran 3 cilindros de doble
efecto, a 3 electro-válvulas biestables, cada una de ellas con un.
La supervisión del sistema se logrará mediante el uso del software In-
touch, ello permitirá que todas las variables del proceso se muestren
en la pantalla de un computador. Esta es una ventaja para iniciar o de-
tener la secuencia del sistema electro-neumático, porque solo bastará
con oprimir un botón del mouse.
DISEÑO DEL MODELO NEUMÁTICO Y ELECTRO-NEUMÁTICO
El diseño del sistema se realizará en el software FluidSim, el cual tam-
bién permite simular secuencias de sistemas neumáticos y electro-neu-
máticos.
Para iniciar, se colocara en el proyecto los siguientes dispositivos:
fuente de aire comprimido, unidad de mantenimiento, pulsadores, elec-
tro-válvulas tipo 5/2 biestables, finales de carrera y sensores.
En la Figura N.º 1 se muestra el diseño del sistema neumático pro-
puesto para la secuencia A+ B+ C+ A- B- C-. Esto es, al presionar un
pulsador se extiende el cilindro A; cuando ello ocurre, se activa el final
de carrera A1, quien envía una señal para que el cilindro B se extienda;
cuando ello ocurre, se activa el final de carrera B1, quien envía una
señal para que el cilindro C se extienda; cuando ello ocurre, se activa
el final de carrera C1, quien envía una señal para que el cilindro A se re-
Revista de la Facultad de Ingeniería Industrial
Vol. 11(2): pp 73-78 (2008) UNMSM
ISSN: 1560-9146 (Impreso) / ISSN: 1810-9993 (Electrónico)
Ind. data 11(2), 2008
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traiga; cuando ello ocurre, se activa el final de ca-
rrera A0, quien envía una señal para que el cilindro
B se retraiga; cuando ello ocurre, se activa el final de
carrera B0, quien finalmente envía una señal para
que el cilindro C se retraiga. El ciclo puede ser único
o continuo. Será ciclo único si se presiona el pulsa-
dor rasante, y ciclo continuo, si se presiona el pulsa-
dor con enclavamiento.
La Figura N.º 2 muestra el diseño electro-neumático
del sistema propuesto. Aquí se han asignado distinto
tipos de detectores para las posiciones retraídas y
extendidas de los cilindros de doble efecto. La tabla
1 muestra las señales de entrada de los finales de
carrera y sensores que se conectan al PLC para
permitir la supervisión del sistema.
Según el diseño propuesto, la simulación muestra
concretamente la secuencia A+ B+ C+ A- B- C-.
Cada letra representa un cilindro, en este caso se
tiene 3 cilindros, el símbolo “+” representa el cilindro
extendido, el símbolo “-” representa el cilindro retra-
ído. Visto de esta manera, se logra detallar lo que
ocurre en el circuito electro-neumático:
Al presionar un pulsador eléctrico conmuta la vál-
vula de control del cilindro A conmute y permite que
el aire comprimido ingrese a la válvula, llegue al ci-
lindro y se extienda el cilindro. Una vez extendido
el cilindro A, el sensor óptico A1, detecta dicha po-
sición y envía una señal para que la válvula que
controla al cilindro B conmute y permita que este
Control y supervisión de un proceso electro-neumático
Figura N.º 1: Diseño neumático del sistema A+ B+ C+ A- B- C-
FUENTE: Elaboración propia
FUENTE: Elaboración propia.
Posición retraído Posición extendido
Cilindro A Final de carrera (A0) Sensor óptico (A1)
Cilindro B Final de carrera (B0) Sensor óptico (B1)
Cilindro C Final de carrera (C0) Final de carrera (C1)
Tabla N.º 1: Señales de entrada para los cilindros
Figura N.º 2: Diseño electro-neumático del
sistema A+ B+ C+ A- B- C-
FUENTE: Elaboración propia.
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FUENTE: Elaboración propia
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cilindro se extienda. Cuando ello ocurre, el final de
carrera B1 se activa y envía una señal para que la
válvula de control del cilindro C también conmute y
se extienda dicho cilindro. Al estar extendido, se
activa el final de carrera C1 y permite el retroceso
del cilindro A, luego de cilindro B y, finalmente, del
tercer cilindro.
MONTAJE DE LA APLICARON REAL
El montaje del sistema electro-neumático propuesto
se realiza sobre una placa perfilada en la cual se co-
locarán cada uno de los elementos del sistema elec-
tro-neumático.
Las direcciones de las señales que se conectaran
al PLC se muestran en la Tabla N.º 2:
Tabla N.º 2: Señales de entrada y salida del PLC
La Figura N.º 3 muestra las conexiones de las entra-
das y salidas al PLC de la aplicación real. Se debe
precisar que este PLC trabaja con 24VDC al igual
que el bloque de pulsadores, es por ello que se re-
quiere una fuente externa estabilizada que propor-
cione dicho voltaje.
La Figura N.º 4 muestra la disposición del PLC que
se conectará a las ocho entradas y seis salidas co-
rrespondientes del sistema electro-neumático.
Control del sistema propuesto
El control de esta secuencia se realizará a través
de un PLC compacto Festo, el cual tiene capaci-
dad para conectar hasta un máximo de 12 entra-
das y 8 salidas. El programa de control será el
siguiente:
STEP 1
IF N T1 'TIMER 1
THEN RESET O0.0 'Extender cilindro A
RESET O0.1 ‘Retraer cilindro A
RESET O0.2 'Extender cilindro B
RESET O0.3 'Retraer cilindro B
RESET O0.4 'Extender cilindro C
RESET O0.5 'Retraer cilindro C
STEP 2
IF I0.0 'Pulsador de inicio
OR I0.1 'Pulsador de inicio
con enclavamiento
OR F0.0 'FLAG INICIO
OR F0.1 'FLAG INICIO CON
ENCLAVAMIENTO
THEN JMP TO 3
STEP 3
IF I0.6 'Final de carrera C0
AND N T1 'TIMER 1
THEN SET O0.0 'Extender cilindro A
RESET O0.1 'Retraer cilindro A
SET T1 'TIMER 1
WITH 3s
Dirección Comentario
I0.0 Pulsador de inicio
I0.1 Pulsador de inicio con enclavamiento
I0.2 Final de carrera A0
I0.3 Sensor óptico A1
I0.4 Final de carrera B0
I0.5 Sensor óptico B1
I0.6 Final de carrera C0
I0.7 Final de carrera C1
00.0 Extender cilindro A
00.1 Retraer cilindro A
00.2 Extender cilindro B
00.3 Retraer cilindro B
00.4 Extender cilindro C
00.5 Retraer cilindro C
Figura N.º 4: PLC Compacto Festo
Figura N.º 3: Aplicación real del sistema
electro-neumático
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STEP 4
IF I0.3 'Sensor óptico A1
AND N T1 'TIMER 1
THEN SET O0.2 'Extender cilindro B
RESET O0.3 'Retraer cilindro B
SET T1 'TIMER1
STEP 5
IF I0.5 'Final de carrera B1
AND N T1 'TIMER 1
THEN SET O0.4 'Extender cilindro C
RESET O0.5 'Retraer cilindro C
SET T1 'TIMER 1
STEP 6
IF I0.7 'Final de carrera C1
AND N T1 'TIMER 1
THEN SET O0.1 'Retraer cilindro A
RESET O0.0 'Extender cilindro A
SET T1 'TIMER 1
STEP 7
IF I0.2 'Final de carrera A0
AND N T1 'TIMER 1
THEN SET O0.3 'Retraer cilindro B
RESET O0.2 'Extender cilindro B
SET T1 'TIMER 1
STEP 8
IF I0.4 'Sensor inductivo B0
AND N T1 ‘TIMER 1
THEN SET O0.5 'Retraer cilindro C
RESET O0.4 'Extender cilindro C
SET T1 'TIMER 1
JMP TO 1
En la Figura N.º 5 se muestra la apariencia del soft-
ware FST que permitirá la programación del PLC
Festo. La programación se realiza en el lenguaje
Statement List o también llamado Lista de instruc-
ciones. Para descargar el programa al PLC, se
debe instalar el driver de comunicacion TCP/IP e
incluirlo en el proyecto. Para ello se ingresa a Dri-
ver Configuration y se asigna una dirección IP al
PLC. Ver Figura N.º 6.
Supervisión del sistema propuesto
Una de las partes más importantes de los sistemas
de automatización lo constituye el sistema de visua-
lización de los datos, lo que se conoce como Inter-
fase Hombre- Máquina (MMI) o Interfase Humano –
Máquina (HMI), también se denomina Software
SCADA. El software SCADA o HMI está formado
por diferentes software’s o programas que corren en
una computadora y cuyo objetivo es de visualizar
todos los datos que se miden en la planta o en el
campo de manera amigable, y que permita el control
de la misma de manera simple y efectiva. Entonces,
luego de realizar el programa de control y verificar
que realmente ocurra la secuencia deseada, se tra-
baja con el software Intouch que es un software
SCADA. En él se diseña el proceso arrastrando de
su amplia librería, los elementos que se van a visua-
lizar. El objetivo es supervisar en la pantalla del com-
putador, lo que ocurre en el proceso y además en
tiempo real. La Figura N.º 7 muestra el diseño del
sistema propuesto en el software Intouch.
Figura N.º 7: Diseño del sistema propuesto en
el software Intouch
FUENTE: Elaboración propia.
Figura N.º 6: Configuración del IP de PLC Festo
Figura N.º 5: Ventana del proyecto de la
aplicación
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En esta etapa es indispensable la utilización del pro-
grama de comunicación IPC Data Server, el cual
permite realizar la comunicación DDE entre el PC y
el PLC. Ver figura 8. Este programa envía y recibe
datos de los PLC’s que tengan instalado el driver
TCP/IP (IPC’s). También se puede comunicar con
PLC’s que tengan solo conexión RS232 (FPC’s).
Este también actúa como un servidor DDE (Dinamic
Data Exchange), que provee una interfase con los
programas clientes DDE, en este caso el InTouch.
Se requiere configurar la comunicación hacia el
PLC, en nuestro caso será a través de un protocolo
de red TCP/IP.
Figura N.º 8: Vista del software IPC Data Server
En la Figura N.º 9 se muestra la ventana de configu-
ración del protocolo TCP/IP, en ella se tiene que
asignar una dirección IP al PLC, para que se pueda
comunicar con este dispositivo.
Luego de configurar el protocolo de comunicación
del PLC, se ingresa a la ventana Access name del
Intouch para enlazar datos vía DDE de otras aplica-
ciones Windows hacia InTouch. Aquí es importante
el nombre de “acceso” que se asigne, dado que ese
nombre se utiliza más adelante en otra ventana de
configuración. La Figura N.º 10 muestra la ventana
del Access Name.
También se requiere configurar en el Intouch todas
las señales que se emplearan en la supervisión. Se
debe tener en cuenta que cada señal se configurara
tipo I/O Discrete y adicionalmente mediante el botón
Access Name, se selecciona el “acceso” creado an-
teriormente. En la Figura N.º 11 se muestra la co-
rrecta configuracion de las señales I/O que se
realiza en el Intouch.
Finalmente, desde el Intouch, se ingresa a Runtime
y se logrará supervisar en tiempo real la secuencia
Electro-neumática. La Figura N.º 12 muestra la vista
del WindowViewer del Intouch, desde donde se
puede controlar el proceso con el botón Start o el
Switch ON/OFF. Si se desea que la secuencia se re-
pita un solo ciclo, se presiona el botón Start y si se
quiere que la secuencia sea continua, se presiona el
Switch. La supervisión se vera en tiempo real en la
pantalla del computador.
Figura N.º 9: Configuración del IPC Data Server
Figura N.º 10: Configuración del Access Name
Mg. Ing. José Antonio Velásquez Costa
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CONCLUSIÓN
1. En el diseño del modelo electro-neumático se
emplea el software FluidSim, el cual también
permite simular su funcionamiento.
2. montaje de la aplicación real se realiza tomando
en cuenta cada una de las señales configuradas
en el software FluidSim.
3. La programación de la secuencia para la aplica-
ción real se realiza en el software FST. Dicho
programa debe ser descargado al PLC.
4. Existen parámetros como la dirección IP y otros
que se deben configurar para que se realice la
correcta comunicación entre el proceso electro-
neumático y el software Intouch.
5. Se logra el control y supervisión en tiempo real
del sistema electro-neumático a través de una
pantalla previamente diseñada en el Intouch.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. Bolton, W. (2006). Mecatrónica.
2. García Moreno, Emilio (2001). Automatización
de Proceso Industriales.
3. Piedrafrita Moreno, Ramón (2001). Ingeniería de
la Automatización Industrial.
4. FST User's Guide. Festo.
5. InTouch Users Guide. Invensys Systems.
Wonderware.
Figura N.º 11: Configuración de las señales I/O
en el Intouch
Figura N.º 12: Vista del WindowViewer de Intouch
FUENTE: Elaboración propia.
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